线材是成卷交货的细长钢材，除部分直接用于金属制品、建筑用材以外，大部分是用于拉拔的原料，要求直径较小，物理性能均匀，金相组织尽可能索氏体化。

我国是世界上最大的线材生产国，年产量占世界生产总量三分之一以上，线材也是我国第二大钢材生产品种，在国内钢铁产量的比重一直较高。2007年国内线材产量占我国钢材总产量比例的14.2%。从线材进出口情况看，长期以来一直是我国主要钢材出口品种。

线材特点是断面小、散热快，而用户需要长度大的盘卷。增大坯料断面，减少线径，则线材轧制道次越来越多。增大盘重则造成轧制时间加长。过去采用横列轧机只能生产100公斤盘重，Φ6.5线材的尺寸公差达到0.5mm，索氏体化很少。上世纪70年代我国曾大力发展4线复二重横列轧机，最高出口速度为16m/s。复二重横列轧机使用廉价交流电机，但盘重仍然很小，成材率仅80%左右。同期，国外发展单线高速轧制，给线材轧制技术带来突破。生产线全线为平立交替布置，轧件无扭运行，尽可能减少了事故隐患。精轧为减少动态速降，采用成组传动的紧凑悬臂轧机，为高速下顺利轧制带来保证。为解决高速线材冷却均匀问题，出现了吐丝机和散卷风冷线，大大改进了冷却效果。

尤其为能顺利生产硬线，轧机要求能力加大，这对实现低温轧制，各种控轧控冷工艺都是必要的。

从磨损角度看，线材轧制公里数长，轧槽磨损大。容易出现堆拉钢事故。因而，精轧机组最先采用碳化钨硬质辊环轧辊。最近，人们又把预精轧后四架布置成安装碳化钨辊环的悬臂轧机，收到良好的效果。

目前，高线生产的最高出口速度达到150m/s，成材率达到98%。而且，随着生产技术的提高，高线所用的轧机刚度不断提高，Φ6.5尺寸精度从±0.4达到±0.1。

但由于建厂较早，对高线设备认识的不足，唐钢一高线粗轧采用紧凑轧机，中轧、预精轧为悬臂轧机。四架紧凑轧机（间隔0.8m）采用平辊大压下，四架顶六架，出口扁箱侧鼓形，造成第五架箱孔不能大压下。而悬臂轧机力能小，弹跳大，导致该生产线延伸量后移，而且，预精轧到精轧距离短，水冷不足，导致精轧机不能升速超过85m/s，既不易轧Φ6.0以下，更不易轧60#以上硬线。为此本课题提出，对中轧、预精轧进行改造。

中轧五架改为短辊身高刚度短应力线轧机，预精轧原来单独六架悬臂，前两架环高刚度，后四架改为两对悬臂微型无扭轧机，空出10m水冷段。该水冷段前部分采用河北理工大学任吉堂教授开发的强力水冷装置，出口安装反水喷嘴，采用清水喷射，防止沾留氧化粉末物质。

改造后，降低粗轧和精轧压下量，增加中间高刚度轧机压下量。在尽可能降低预精轧出口温度的条件下，提高精轧出口速度，为生产Φ6.0以下细线材和硬线奠定工艺基础，设计生产尚需国外进口的帘线钢丝、钢绞线、镀锌钢丝等高档硬线产品。

设计内容包括改造经济依据、产品大纲分配、原料选择、出口速度选择、道次选择、轧机比较及选择、孔型系统设计、速度计算、轧制过程温降计算、水冷段温降计算、力能计算、轧辊校核、斯太尔莫风冷线温降计算等辅助设备设计选择。

硬线钢种为55#、60#、70#以及80#碳钢。原料要求表面光洁、无缺陷连铸坯，对角线公差在允许范围内。

加热选择步进加热炉，加热炉与方坯连铸机距离不远，可以实现连铸坯热送热装，减少加热时间，降低燃料消耗，节省轧制加工费用。

连轧过程是秒流量相等关系。粗轧入口速度与精轧出口速度相互联系。粗轧入口速度应大于0.2m/s，减少烫辊龟裂。这时出口速度不能低于100m/s。

粗、中、预精轧以及精轧各段之间安装切头飞剪，剪去头部低温开花端头，保证各道顺利咬入。在出现事故时，进行碎断，减轻事故影响。

预精轧到精轧距离加长到15m，降低进精轧的温度。以避免高速轧制下轧件在精轧机里过于柔软。中轧后几架之间采用活套轧制，光电高度扫描器在线获取轧件活套高度，及时调节下游轧辊速度，保证轧件无张力进入精轧机组。

本设计中轧机改为短应力线轧机，预精轧机前两架改为短应力线轧机，使轧制能力大大提高。后四架采紧凑悬臂式轧机，两架成组调速，全线实现无扭轧制。精轧机组在设计上采用组合机构，取消了传统的接轴，解决了轧机的振动问题。同时，机架设计采用超重载型，刚度高，弹跳小，机架间间距小于(820mm)，采用集体传动，通过精确的孔型设计来保证微张力轧制。

连轧占地少，效率高。但如果设计出入口速度分配相等，在磨损和干扰下，容易堆钢出现事故。为保证微张力轧制，设计时每道出口速度比下道入口低3%，由此，从出口逆行算出各道出入口速度。

轧后采用斯太尔摩冷却法。斯太尔莫冷却线能够采用从盖盖到全线风冷的大冷速方式，这样可以根据用户对线材组织性能的要求采用不同的缓冷制度。

本设计采用了精轧前长段水冷、轧后长段控制冷却等控温轧制工艺。控温轧制优点有减少脱碳，控制晶粒尺寸，改善钢的冷变形性能，控制抗拉强度及显微组织，取消热处理及控制氧化铁皮等。

在精轧机后或定径机后设置了热态在线测径仪及涡流探伤装置，对线材产品从头到尾的尺寸精度和表面情况进行检测，可及时发现轧制配件的缺陷和不合格产品。

关键词： 硬线；高刚度；微型无扭；孔型系统；控轧控冷

Abstract 

Wire constitute finished products of relatively small cross section in coil. Except of some directly used for making metal production, most of them are used for raw materials of drawing,

This require the wire a small diameter, uniform physical properties, as much as possible Sorbite of  microstructure.

China is the largest wire producer in the world, an annual output accounts for more than more than one third of the world's total production, also, wire is second largest in steel production in China, which is high ratio in domestic steel production. Domestic wire output in 2007 is 14.2% of  total  steel output.  Wire is major kind of export. 

However, due to lack of funds, only a few of wire plant can produce high-grade products, therefore, sometimes, our country has to import some hard wire, such as cord, strand and Galvanized Steel Wire, etc.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

Wire has characteristic of small cross section, quickly cooling down. However, user need big coil with long wire. With the increase of the blank cross section and the reduction of wire diameter, the rolling pass will be more and more. With the heavier of coil, the longer will be the rolling time. In the past, 100kg per one coil can be produced by open-train mill. But the error of Φ6.5 is 0.5mm and Sorbite percentage is lower. In 1970’s, our country  developed fore line double open-train mill, whose high exit velocity is 16/s. These mills are dived by  cheap AC motor. However, the coil is still small, the qualified ratio is about 80%. At the same time, single line rolling method was developed in abroad, it is  breakthrough of rolling wire technology. The mills are all set in horizontal and vertical loop. In the rolling process, rolling piece is no twist, thus the hidden accident will be reduced. In the finishing rolling , in order to reduce the dynamic downhill, 

 the cantilever mills drived by entire group are adopted, this can ensure successful rolling at high speed. To solve the cooling problem, the spinning machine and delivering coil wind cooling table are developed to improve the cooling result.

。

At present, the highest speed at exit is 150m/s, the acceptable percentage is 98%. And also, with the technology improved, the mill stiffness was increased. The size error ofΦ6.5 are improved from ±0.4 to ±0.1.

Particularly, in order to successfully produce hard line,

 The requirement about mill capability increases, it is necessary to increase the  mill capability for applying  the low temperature rolling  and controlling rolling and cooling technology.

In view of the wear, the wire length is about miles, the groove wear heavily. The heap steel accident easily appear. Tungsten carbide hard roller collar is adopted in finishing mill group.

Recently, the latter four mills are cantilever installed  tungsten carbide hard roller collar. 

According to the task, the hard wire workshop of annual output 400 kt should be designed. Due to the output requirement, the high speed produce pattern is selected, whose exit speed is 120m/s. Referring to domestic and international advanced  technology and equipment of wire plant, high precision of Φ5.5mm hard wire  can be produced.

 The smallest size of hard wire isΦ5.5, rolling this  the uniform temperature can be kept. If much smaller, it should be drew.

    This following are contained in this paper, such as 

Economic accordance, output distribution, raw material choose, exit speed choose, pass choose, mill comparison and selection, pass system design, velocity calculation, temperature drop, computation, water cooling temperature drop, mechanical computation, roller tested, Stelmon wind cooling temperature drop computation and other auxiliary equipment selection, etc.

 Hard wire assort of 55#、60#、70# and 80# carbon steel. The requirement about raw material is surface smooth, no flaw in continuous casting blank and the tolerance of diagonal line in permission.

The blanks are heated by walking beam furnace, which is near continuous casting machine. Thus the continuous casting blank can be transmitted and installed in hot status. The time for heating is shorter, so can save the fuel and the rolling cost.

    In the rolling process, the flow per second is equal. The enter speed of rough rolling is related to exit speed of finishing speed. The enter speed of rough rolling should be greater than 0.2m/s, otherwise, alligator crack will appear in roller due to high temperature. Their exit speed should be greater than 100m/s.

   Crop end flying shears are installed in the space of rough, mediate , pre-finishing and finishing rolling, cutting the crack head lead by low temperature , so keeping successfully bite in each pass.  When accident happens, the rolling piece will be broken to avoid the accident effect.

This distance is 50m from Pre-finishing to finishing rolling  to lower the rolling piece temperature into the finishing rolling, which can avoid that the rolling piece is softer in high speed rolling. The loops are installed between  the latter mills of mediate rolling. The height of loop is obtained by high precise photo-electricity  scanner on-line. According to this, the latter rollers speeds are adjusted in time, making rolling piece into finishing mill group without tensile force.

In this design, the mediate mills adopt short stress thread mills, the former two mills of pre-finishing mills are short stress thread mills, the latter four mills are cantilever mills, finishing mills group are 10 high weight v-type cantilever mills without twist and two sizing strand. In entire rolling line, no twist is attained. Design of finishing mills group is assembly apparatus, without spindle, to solve the vibrate problem. At the same time, frame is over heavy , high stiffness and little bounce. The spacing intervals of mills are less than 820mm. Those are drived by entire group. By perfect pass system design, the smaller tension will be kept in the rolling process.

 Continuous rolling has the feature of occupying smaller floor space, highly efficient. But if the ratio of  exit speed and  enter speed is not reasonable, affecting by wear and disturbance, the heap steel accident often happen. To keep small tensile force in rolling process, the exit speed is 3% slower than enter speed of next pass. So according to the exit speed of last pass, enter speed and exit speed of each pass can be obtained.

   The Stelmon wind cooling method is adopted after rolling. 

From site experience, Stelmon wind line is increased to 130m. 

This length made it possible that different cooling systems are adopted according to user’s need.

     This design adopt controlling temperature technology, such as long line water cooling before finishing rolling and long line controlling cooling after rolling. This controlling temperature rolling has the advantage of reducing decarbonization, controlling the size of crystal grain, improving the cold deform property, controlling the tensile strengthen and microstructure, canceling the heat treating and controlling the iron scale.

The caliper in hot condition on line and eddy detection apparatus are installed after finishing mill group and sizing mill. These apparatus can detect the size precision and surface quality  and find the flaw or off-grade production.

The spinning tube structure and shape of spinning machine has been improved a lot since1990’s. Major improvement are  the vibrate reduced, the life of the machine extended and can be replaced quickly. Using compressed air to blow the iron scale away at the enter of the machine. So it can make the timely cleaning. Instrument has been Installed the monitor to the temperature and vibrate. This will make sure the machine to work in the good working condition.下载本文